حل معمای ۱۲۰ ساله زیست‌ شناسی با استفاده از هوش مصنوعی

دانشمندان علوم کامپیوتر و زیست‌شناسی در دانشگاه توفتس کامپیوتری را طوری برنامه‌ریزی کرده‌اند که هنگام مواجه با مسایل و مشکلات علمی، نظریه‌ای بدون کمک گرفتن از انسان‌ها ارائه می‌دهد. مسئله‌‌ی علمی که آن‌ها انتخاب کرده‌ بودند، معمایی بود که ۱۲۰ سال ذهن دانشمندان زیست‌شناسی را درگیر خود کرده بود. این مسئله بسیار پیچیده است اما می‌توان به زبان ساده آن را این‌گونه بیان کرد، سلول‌های نوعی کرم به نام کرم‌ پهن حتی پس از بریده شدن قسمت‌های مختلف بدن می‌توانند دوباره خود را بسازند و به تولید آن قسمت از اعضای بدن که از دست رفته‌، بپردازند. دانشمندان مدت‌‌ زیادی است که درصدد درک این موضوع هستند تا بفهمند که چه اتفاقی در سلول می‌افتد که می‌تواند دوباره سایر اعضای بدن را بازسازی کند.

با ارائه‌ی این مشکل به کامپیوتر مذکور، این دستگاه با استفاده از مهندسی معکوس به بررسی روند انجام بازسازی سلولی که پلاناریا نام دارد، پرداخت.

جواب اصلی که دو دانشمند به نام‌های دنیل لوبو و مایکل لوین به دنبال آن بودند، این نبود که چگونه سلول‌های کرم به بازسازی اعضای بدن آن می‌پردازند بلکه درصدد این بودند که بفهمند سلول چگونه متوجه می‌شود که چه عضوی را باید بسازد. این اطلاعات درون ژن‌های ما نهفته هستند. لوین می‌گوید:

بهترین مدل‌های موجود، فقط ارتباط بین ژن‌ها را نشان می‌دهند، یعنی می‌گوید ژن مد نظر شما چگونه بر عملکرد ژن دیگر نظارت می‌کند. اما مشخص نیست که اگر مسیری را از ژنی شروع و دنبال کنید نتیجه چه خواهد بود. آیا این مسیر منجر به تولید درخت می‌شود یا یک انسان یا جانداری دیگر؟ برای این منظور نیاز به مدلی داریم که هر مسیر نتیجه‌ی مشخصی را بدهد و بدانیم پایان هر مسیر به چه عضو و جانداری ختم می‌شود.

برای ریشه‌یابی روند پلاناریا، لوین و لوبو کامپیوتر را طوری برنامه‌ریزی کردند که داده‌های جمع‌آوری شده‌ی حاصل از تحقیقات قبلی را بررسی کند. این کامپیوتر بارها شبکه‌ای را که توسط ژن‌های کرم ساخته می‌شود شبیه‌سازی کرد تا به نمونه‌ای دقیقا مشابه با شبکه‌ی واقعی برسد. این عملیات سه روز به طول انجامید که نشان می‌دهد اگر این کار توسط انسان‌ها انجام می‌شد، شاید هیچ‌وقت به پایان نمی‌رسید.

مدل جدید، کامل‌ترین مدلی است که تا به امروز برای رویه‌ی پلاناریا ارائه شده است. یکی از ویژگی‌های شگفت انگیز آن این است که مدل به راحتی قابل فهم است و مانند سایر مدل‌های کامپیوتری پیچیده و غیرقابل درک برای انسان‌ها نیست. این مورد بیان می‌کند که هوش مصنوعی نه تنها در کاوش داده می‌تواند کمک کننده باشد بلکه می‌تواند داده‌ها را تحلیل کند و معنای آن‌ها را بیان کند.